智能家居物联网综合实训项目.doc

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1、智能家居物联网综合实训工程1. 工程介绍智能家居系统是一个与生活最为贴切的物联网应用，为我们的生活带来诸多平安与便利，同时也增添了多姿多彩的体验。 智能家居物联网综合实训工程以下称实训工程，以风标电子生产的智能家居物联网实训台以下称实训台为硬件平台,在此之上实现多种传感器的数据采集、传输、处理及嵌入式智能化控制的综合系统。2. 工程设计2.1. 硬件平台实训工程使用风标电子生产的智能家居物联网实训台，以三星ARM11处理器S3C6410为系统核心，结合丰富的外围设备形成智能家居系统的硬件支持。使用资源主要有如下两局部：2.1.1. 系统硬件资源：l 网关核心板Tiny6410l 7寸显示屏l

2、COMS摄像头l 有线及无线SDIO网络接口l 串口、USB、按键等2.1.2. 智能家居应用模块：1) 客厅模拟：l 两个Zigbee节点模块，用于采集与传输数据。l 六个家电指示灯，用于指示客厅的照明、电视、空调与插座。l 两个警报灯，用于显示异常状况。l 一个热释电检测模块，用于检测客厅人体温度l 一个超声波测距模块，用于检测屋门物体存在2) 阳台模拟：l 两个Zigbee节点模块，用于采集与传输数据。l 六个家电指示灯，用于指示阳台的照明、洗衣机、排气扇与插座。l 两个警报灯，用于显示异常状况。l 一个雨滴检测模块，用于检测室外天气l 一个气压检测模块，用于采集室外大气压l 一个功放模

3、块，用于报警3) 卧室模拟：l 两个Zigbee节点模块，用于采集与传输数据。l 六个家电指示灯，用于指示卧室的照明、电脑、空调与插座。l 两个警报灯，用于显示异常状况。l 一个湿度采集模块，用于检测室内湿度l 一个步电机模块，用于操作窗帘4) 厨房模拟：l 两个Zigbee节点模块，用于采集与传输数据。l 六个家电指示灯，用于指示厨房的照明、冰箱、排气扇与插座。l 两个警报灯，用于显示异常状况。l 一个一氧化碳气体检测模块，用于检测厨房一氧化碳含量l 一个直流电机模块，用于操作抽气机2.2. 软件平台2.2.1. 传感数据采集及外围控制设备实训台在智能家居模块中有众多类型的传感器诸如，采集温

4、度、光照强度、湿度、气压、热释电、超声波等与外围控制设备如，喇叭、电机、LED等。通过节点芯片CC2530中的51单片机主控，一方面采集传感器数据，另一方面操作外围控制设备。2.2.2. Zigbee模块数据传输节点芯片CC2530集成有Zigbee协议栈，能把众多Zigbee节点自组成网，并通过射频模块无线传输节点数据与控制信息。此实训工程，以星状构造，把所有终端节目的数据集中于一个协调器再转发到处理系统。2.2.3. 嵌入式系统实训工程采用内核版本为2.3.38的嵌入式Linux操作系统，其内集成有根本的操作系统资源及相关的外围设备驱动，详情请参考实训台Linx开发相关局部?智能家居物联网

5、实训台Linux实验手册.doc?。以此为智能家居系统的数据处理及控制中心，并以Qt开发工具实现一个“两室一厅模拟住房环境，以图形化交互界面展示。2.2.4. 数据库为支撑智能家居系统，还需要搭建一个数据库，用于存储、转发与记录系统信息。本实训工程采用MySQL.2.2.5. Web控制终端本实训工程还支持web网页终端，以xml+php+javascript开发模式，编写一个网页控制终端。2.2.6. 系统设计传感器采集到数据后，通过zigbee节点把数据发送到协调器节点，再统一转发至ARM11处理器。中心处理系统根据需求处理完数据后，一方面向外围设备发送控制命令，另一方面更新数据库信息。与

6、此同时，web终端也可以通过修改数据库的控制数据向中心处理系统发送控制命令，并由中心处理系统转至各节点。综上所述，此实训工程需要完成如下程序设计：l CC2530数据采集。 51单片机操作l Zigbee节点数据组网传输。 Z-Stack栈自带l 节点与系统的数据通讯协议。 自定义数据包、组合与解释l 嵌入式Linux系统裁剪移植。 嵌入式操作系统，数据处理中心l Qt应用程序。 图形化用户接口l Web终端程序。 xml + php + javascrip 系统设计如下列图：传感器数据采集及设备资源终端节点n传感设备1传感设备2传感设备n。终端节点2传感设备1传感设备2传感设备n。终端节点1

7、传感设备1传感设备2传感设备n。Zigbee节点数据传输。数据数据数据协调器节点数据数据库中心处理系统 WEB控制终端数据数据嵌入式系统Qt图形界面3. 工程实现3.1. 环境搭建3.1.1. 实训工程准备l 智能家居物联网实训台一套。l 电脑一台，安装串口调试软件，安装IAR EW8051集成开发环境，安装Z-Stack协议栈，安装Qt开发环境，安装wamp效劳软件。l B型USB连接线一根，串口线一根。假设用笔记本，另备USB串口l SmartRF04EB或CC Debugger编程调试工具一套。l SD卡一张。3.1.2. 开发环境搭建l 安装WampServer2.0i.exe：此为W

8、indows下的Apache + Mysql/MariaDB + Perl/PHP/Python，是一组用来搭建动态网站或者效劳器的开源软件。l Zigbee节点开发环境：请参照 ?智能家居物联网实训台ZigBee实验手册.doc? 安装好IAR EW805及Z-Stack协议栈。l Qt开发环境：请参照?智能家居物联网实训台Linux实验手册.doc?搭建好Linux系统开发环境及 Qt开发环境。l Web网页开发环境：学员可根据自己习惯选择一种web网页开发工具例如： Dreamweaver，也可以直接用notePad+等支持xml语言的记事本编辑代码后直接调试。3.2. 操作步骤3.2.

9、1. 调试串口接法及运行WampServerl 当用作调试开发时，在实训台的“串口快速转接处，将“电脑串口与“协调器串口连接。l 当实训台运行时，在实训台的“串口快速转接处，将“网关串口与“协调器串口连接。l 在调试或运行时，均需要先运行WampServer。3.2.2. Zegbee节点开发拷贝工程目录“WindwaySmartHomeApp至Z-Stack协议栈。路径目录：ZStack-CC2530-2.5.1aProjectszstackSamples。再运行IAR EW8051，翻开工程文件WindwaySmartHomeApp.eww，即可开发调试。说明：此为智能家居节点设备例程，内

10、含温度及光照数据的采集与串口通讯的协议，用户可在此根底上开发。3.2.3. Qt应用开发拷贝工程目录“WindwaySmartHomeQt至任一路径路径不包含中文下，运行Qt 开发工具Qt CreatorZ-Stack，翻开工程文件WindwaySmartHome.pro.user，即可开发调试。说明：此为智能家居系统的Qt应用程序，内含与节点配套的串口通讯的协议，用户可在此根底上开发。3.2.4. Web终端开发拷贝“WindwaySmartHomePHP目录的“文件至“wampwww路径下。在浏览器地址栏上输入，即可运行web终端程序，修改“文件即可开发web终端程序。说明：此为智能家居系统的web终端例程，内含节点一些根本数据显示及操作。用户可在此根底上开发。4. 实训工程运行效果截图最后，这里将附上风标电子自行开发的“智能家居物联网综合实训工程的一些截图，以及所有源代码与相关资料，以供参考。4.1. Qt模拟运行效果：4.2. Web终端运行效果：第 8 页